[发明专利]一种稀土永磁材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁性材料相关技术领域，尤其是指一种稀土永磁材料的制备方法。

背景技术

自上世纪80年代钕铁硼磁体问世以来，由于其优异的磁性能迅速在电子、通讯、交通运输、自动化、医疗和新能源等领域获得广泛的应用。到目前为止，钕铁硼永磁材料是综合磁性能最优异的永磁材料，被誉为“磁王”，对器件小型化、集成化和高效率具有重要意义。

按制备方法分，钕铁硼磁体主要分为烧结、粘结、热压/热变形磁体，其中以烧结钕铁硼用量最大。烧结钕铁硼磁体的制备工艺主要是采用速凝工艺得到钕铁硼合金，然后将合金磨碎得到3-5μm的粉末，将粉末放入磁场中取向成型得到生坯，将生坯在1040-1100℃温度烧结得到烧结钕铁硼毛坯，毛坯再经过机械加工最终得到烧结钕铁硼产品。烧结磁体的主要优点是磁性能高，一般商用磁体的最大磁能积一般在200-400kJm^-3，日本NEOMAX公司实验室水平最高达到474kJm^-3，这也是迄今为止磁性材料的最高纪录。而烧结钕铁硼的主要缺点是材料利用率低。这是因为除了少部分大规格产品可以通过单片成型制得以外，其他大部分烧结钕铁硼产品都需要机械加工，综合材料利用率约为66％，而对于一些薄片和异形产品来说材料利用率不到50％。另外，烧结钕铁硼磁体的烧结收缩率约为30％，加之生坯的密度不均匀，所以烧结钕铁硼的变形开裂是不可避免的，所以说烧结钕铁硼磁体提高材料利用率的空间还很大。

热压/热变形钕铁硼磁体的制备工艺是将粒度约为200μm的纳米晶快淬钕铁硼磁粉在500-600℃热压致密得到各向同性磁体，然后再经过850-950℃下热变形得到各向异性钕铁硼磁体。一般来说，热压/热变形磁体的内禀矫顽力要比烧结钕铁硼的略高，这是因为热压/热变形采用的温度比烧结温度低，时间短，所以晶粒更细小。而且热压/热变形磁体可以实现净尺寸或接近净尺寸成型，同时也可以有效地抑制磁体的变形开裂，所以材料利用率较高。热压/热变形磁体的主要缺点是成本高。首先热压所用的纳米晶快淬磁粉价格较高；同时热变形工艺生产效率很低，所以生产成本高。

粘结钕铁硼磁体也是采用纳米晶快淬磁粉制备的，通过添加一定比例的粘接剂将磁粉粘结成的磁体。粘结钕铁硼磁体的材料利用率很高，接近100％，而且可以实现异形产品的制备。粘结钕铁硼的最大缺点是磁性能低，粘结钕铁硼磁体磁能积大都在60-90kJm^-3。

综上所述，烧结钕铁硼磁体的优点是磁粉便宜，生产工艺简单，效率高，成本低；缺点是烧结温度高(1040℃以上)，磁体晶粒容易长大，材料利用率低，易变形开裂。热压/热变形磁体的优点是磁体晶粒细小，材料利用率高；缺点是磁粉(热压/热变形专用快淬粉)价格高，热变形效率低，成本高。粘结钕铁硼磁体的优点是材料利用率高，可以实现异形磁体的生产；主要缺点是磁性能低，粘结钕铁硼磁体磁能积大都在60-90kJm^-3。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种磁性能高且生产成本低的稀土永磁材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种稀土永磁材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)磁粉准备：采用真空熔炼炉制备钕铁硼合金，之后采用氢爆法或机械破碎法进行粗破碎，再采用气流磨工艺进行研磨制得钕铁硼合金粉末；

(2)一次模压：将粉末放入一次模压的模具中模压成型，同时对磁粉施加大于1T的磁场；

(3)二次模压：将一次模压的产品置入二次模压的模具内，在真空或惰性气体保护下，将一次模压的产品加热后，然后施加压力进行二次模压，得到致密化的磁体；

(4)热处理：将经过二次模压的磁体置入真空炉内进行热处理，至少包括钝化晶粒尖角的均匀化热处理和优化晶界相分布的回火热处理。

本发明中，采用的钕铁硼合金粉末，通过连续两次模压工艺制备钕铁硼磁体；在一次模压时需施加取向磁场，得到各向异性的钕铁硼生坯，在二次模压时通过加热加压，得到致密的钕铁硼磁体，而且磁体的尺寸接近最终产品的尺寸；由于二次模压后得到的磁体磁性能很低，所以需要通过特殊的热处理工艺来提高磁体磁性能。采用模压工艺，产品接近最终成品的尺寸，材料利用率高；无需热变形，生产效率高，所以成本远低于热压/热变形磁体；磁性能达到200kJm^-3以上，远高于粘结钕铁硼磁体。